
- •Часть 2
- •Введение
- •1.Химическая термодинамика
- •1.1.Основные понятия и определения
- •1.1.1.Термодинамическая система
- •1.1.2.Термодинамический процесс
- •1.1.3.Термодинамические функции состояния
- •1.2.Тепловые эффекты физико-химических процессов
- •1.2.1.Внутренняя энергия
- •1.2.2.Первое начало термодинамики
- •1.2.3.Тепловой эффект химической реакции
- •1.2.4.Термохимические расчеты
- •1.2.5.Зависимость теплового эффекта реакции от температуры
- •1.3. Направление и пределы протекания химического процесса
- •1.3.1.Второе начало термодинамики
- •1.3.2.Энтропия
- •1.3.3.Направление химического процесса
- •Примеры.
- •1.3.4. Химический потенциал
- •2. Кинетика химических реакций
- •2.1. Механизм химической реакции
- •2.1.1.Частицы, участвующие в химической реакции
- •Энергия диссоциации молекул веществ, находящихся в газовой фазе при гомолитическом и гетеролитическом разрыве связей
- •2.1.2.Классификация химических реакций
- •Пример.
- •2.2. Элементарная химическая реакция
- •2.2.1.Скорость химической реакции
- •2.2.2.Зависимость скорости химической реакции от концентрации реагирующих веществ
- •Пример.
- •2.2.3. Константа скорости химической реакции
- •Пример. Определим общее число столкновений молекул h2 и Cl2 в 1 см3 смеси равных объемов газов при нормальных условиях.
- •2.3.Формальная кинетика гомогенных реакций
- •2.3.1.Кинетическое уравнение необратимой реакции первого порядка
- •2.3.2. Кинетическое уравнение необратимой реакции второго порядка
- •2.3.3.Реакции нулевого и высших порядков
- •2.3.4. Зависимость скорости реакции от температуры
- •2.3.5.Определение кинетических параметров реакции
- •2.3.6.Кинетическое уравнение обратимой реакции первого порядка
- •2.4. Цепной механизм химической реакции
- •2.5. Индуцированные реакции
- •2.5.1. Фотохимические реакции
- •2.5.2.Радиационно–химические процессы
- •2.6.Макрокинетика
- •2.6.1.Гетерогенные реакции
- •2.6.2.Горение и взрыв
- •2.7.Катализ
- •2.7.1.Гомогенный катализ
- •2.7.2.Гетерогенный катализ
- •3. Химическое равновесие
- •3.1.Термодинамическое условие химического равновесия
- •3.1.1. Изобара реакции
- •3.1.2. Изотерма реакции
- •3.2. Кинетическое условие химического равновесия. Константа равновесия
- •3.3. Расчет равновесного состава газовой смеси
- •Состав (мольные доли компонентов XI) равновесной газовой смеси реакции
- •3.4. Равновесия в растворах
- •3.4.1.Растворы
- •Пример.
- •3.4.2. Электролитическая диссоциация
- •3.4.3.Ионное произведение воды. Водородный показатель
- •3.4.4.Растворы кислот и оснований
- •3.4.5.Буферные растворы
- •3.4.6. Гидролиз солей
- •3.4.7.Обменные реакции с образованием осадка
- •3.5. Фазовые равновесия
- •3.5.1. Правило фаз Гиббса
- •3.5.2.Диаграмма состояния однокомпонентной системы
- •3.5.3. Диаграмма состояния двухкомпонентной системы
- •3.5.4. Кипение и кристаллизация растворов
- •Повышение температуры кипения раствора по сравнению с чистым растворителем прямо пропорционально концентрации растворенного вещества:
- •Понижение температуры кристаллизации раствора по сравнению с чистым растворителем прямо пропорционально концентрации растворенного вещества:
- •Основы общей химии
- •Часть 2 Термодинамика и кинетика химического процесса
- •190005, С-Петербург, 1-я Красноармейская ул., д.1
Пример.
1. Растворение в
воде газов, не образующих с ней химических
соединений. Так как нет необходимости
в разрушении структуры вещества, то
дН00.
При растворении происходит гидратация
молекул газа, и поэтому изменение
энтальпии при растворении меньше нуля
(Н0
0). Поскольку
энтропия системы при растворении газов
понижается (S0
0), то
энтропийный фактор не способствует
процессу растворения. Поэтому
самопроизвольное растворение газов
происходит при низких температурах
().
Растворимость газов растет при понижении
температуры.
2. Растворение твердых веществ в воде. Так как разрушение кристаллической решетки происходит с затратами энергии, то дН00. При растворении происходит гидратация частиц растворенного вещества (сН00). Таким образом, изменение энтальпии при растворении Н0 = дН0 + сН0 может быть как отрицательным, так и положительным. Энтальпийный фактор может, как способствовать, так и препятствовать растворению. При растворении кристаллических веществ в жидкости S00, поэтому повышение температуры способствует растворению.
Одной из важных характеристик раствора является концентрация, которая показывает относительное соотношение растворенного вещества и растворителя. Концентрация указывает количество растворенного вещества в единицах массы, молях, эквивалентах, объемах и др., содержащегося в массе или в объеме раствора, в массе или в объеме растворителя и т. д. Способов выражения концентрации может быть много. В химии и смежных областях науки и техники наиболее часто используются следующие.
1. Массовые концентрации – отношение количества растворенного вещества к общей массе раствора или растворителя:
массовая доля растворенного вещества – отношение массы растворенного вещества к общей массе раствора. Массовая доля, выраженная в процентах ( %), численно равна массе растворенного вещества в граммах, содержащейся в 100 г раствора;
моляльная концентрация (моляльность раствора) См – отношение количества растворенного вещества в молях ( к массе растворителя. Моляльность раствора выражается в [моль/кг] и численно равна количеству вещества в молях, приходящемуся на 1 кг растворителя.
2. Объемные концентрации – отношение количества растворенного вещества к объему раствора:
молярная концентрация (молярность раствора) – отношение количества растворенного вещества в молях (к объему раствора. Молярность раствора выражается в [моль/л] и численно равна количеству растворенного вещества в молях, содержащемуся в 1 литре раствора;
нормальная концентрация (нормальность раствора) – отношение количества растворенного вещества в эквивалентах (эк объему раствора. Нормальность раствора выражается в [экв/л] и численно равна количеству растворенного вещества в эквивалентах, содержащемуся в 1 литре раствора;
массовая концентрация вещества в растворе – отношение массы растворенного вещества к объему раствора [г/л] – количество растворенного вещества в г, содержащееся в 1 литре раствора.
3. Мольная (молярная) доля показывает отношение числа молей растворенного вещества к общему числу молей в растворе. Мольная доля выражается в долях единицы или в процентах (мольный процент – моль %).